高速SASケーブル：コネクタと信号最適化

高速SASケーブル：コネクタと信号最適化

信号完全性仕様

信号品質の主なパラメータには、挿入損失、近端および遠端クロストーク、反射損失、差動ペア内のスキュー歪み、差動モードからコモンモードへの振幅などがあります。これらの要素は相互に関連し、影響し合いますが、それぞれの要素を個別に検討することで、その主な影響を調べることができます。
挿入損失
挿入損失は、ケーブルの送信端から受信端までの信号振幅の減衰であり、周波数に正比例します。挿入損失は、下の減衰グラフに示すように、ワイヤゲージにも依存します。30または28 AWGケーブルを使用する短距離の内部コンポーネントの場合、高品質のケーブルは1.5 GHzで2 dB/m未満の減衰を持つ必要があります。10mケーブルを使用する外部6 Gb/s SASの場合、平均ワイヤゲージが24のケーブルを使用することをお勧めします。このケーブルは3 GHzでわずか13 dBの減衰を持ちます。より高いデータ転送速度でより多くの信号マージンを確保したい場合は、SFF-8482（POWERケーブル付き）やSlimSAS SFF-8654 8iなど、高周波での減衰が低いケーブルを長いケーブルに指定してください。

クロストーク
クロストークとは、ある信号または差動ペアから別の信号または差動ペアに伝達されるエネルギー量のことです。SA​​Sケーブルの場合、近端クロストーク（NEXT）が十分に小さくないと、リンクの問題のほとんどが発生します。NEXTの測定はケーブルの一端でのみ行われ、出力伝送信号ペアから入力受信ペアに伝達されるエネルギーの大きさです。遠端クロストーク（FEXT）の測定は、ケーブルの一端の伝送ペアに信号を注入し、ケーブルのもう一方の端の伝送信号にどれだけのエネルギーが残っているかを観測することによって行われます。ケーブルコンポーネントとコネクタのNEXTは通常、信号差動ペアの絶縁不良が原因で発生し、これはソケットやプラグ、不完全な接地、またはケーブル終端部の不適切な取り扱いなどが原因である可能性があります。システム設計者は、MINI SAS HD SFF-8644やOCuLink SFF-8611 4iなどのコンポーネントで、ケーブル組立業者がこれらの3つの問題に対処していることを確認する必要があります。

24、26、28は、典型的な100Ωケーブルの損失曲線です。

高品質のケーブルアセンブリの場合、「SFF-8410 – HSS銅試験および性能要件に関する仕様」に従って測定したNEXT値は3%未満である必要があります。Sパラメータに関しては、NEXT値は28dB以上である必要があります。
リターンロス
反射損失とは、信号が注入された際にシステムまたはケーブルから反射されるエネルギーの大きさを測定するものです。この反射エネルギーは、ケーブルの受信端における信号振幅の低下を引き起こし、送信端における信号品質の問題につながる可能性があります。ひいては、システムおよびシステム設計者にとって電磁干渉の問題を引き起こす可能性があります。
このリターンロスは、ケーブル部品のインピーダンス不整合によって発生します。この問題を非常に慎重に処理することによってのみ、信号がソケット、プラグ、ケーブル端子を通過する際にインピーダンスが変化しないようにし、インピーダンス変動を最小限に抑えることができます。現在のSAS-4規格では、インピーダンス値がSAS-2の±10Ωから±3Ωに更新されています。高品質のケーブルは、SATA 15PまたはMCIO 74ピンケーブルを備えたSFF-8639のように、公称85または100±3Ωの許容範囲内で要件を満たす必要があります。

歪み
SASケーブルには、差動ペア間および差動ペア内の2種類のスキュー歪みがあります（信号完全性理論 - 差動信号）。理論的には、ケーブルの一端で複数の信号が同時に入力された場合、それらは同時に他端に到達するはずです。これらの信号が同時に到達しない場合、この現象はケーブルスキュー歪み、または遅延スキュー歪みと呼ばれます。差動ペアの場合、差動ペア内のスキュー歪みは差動ペアの2つの導体間の遅延であり、差動ペア間のスキュー歪みは2組の差動ペア間の遅延です。差動ペア内のスキュー歪みが大きいと、伝送信号の差動バランスが悪化し、信号振幅が低下し、時間ジッタが増加し、電磁干渉の問題を引き起こす可能性があります。高品質のケーブルでは、差動ペア内のスキュー歪みは10 ps未満である必要があり、例えばSFF-8654 8iからSFF-8643ケーブルやアンチミスアライメント挿入ケーブルなどが挙げられます。
電磁干渉
ケーブルにおける電磁干渉問題の原因は多岐にわたります。シールド性能の低さやシールドの欠如、不適切な接地方法、不均衡な差動信号などが挙げられます。さらに、インピーダンスの不整合も原因の一つです。外部ケーブルの場合、シールドと接地は最も重要な対策となる可能性が高く、例えば、赤色メッシュのSFF-8087やクーパーメッシュ接地ケーブルなどが挙げられます。
通常、外部または電磁干渉シールドは、金属箔と編組層による二重シールドとし、全体の被覆率を少なくとも85%とする必要があります。同時に、このシールドはコネクタの外側ジャケットに360°完全に接続される必要があります。個々の差動ペアのシールドは外部シールドから分離し、そのフィルタリングラインはシステム信号またはDCグランドで終端して、SFF-8654 8i Full Wrap耐スラッシュまたはスクーププルーフコネクタケーブルなどのコネクタおよびケーブルコンポーネントのインピーダンス制御を統一する必要があります。